닛산자동차(Nissan Motor)가 CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic) 적용을 본격화하고 있다.
닛산자동차는 자동차부품 개발기간을 50% 단축할 수 있는 시뮬레이션 기술을 개발함으로써 CFRP를 자동차에 채용하는데 속도를 내고 있다.
시뮬레이션을 통해 C-RTM(Compression Resin Transfer Molding) 공법을 사용해 성형시간을 기존 RTM보다 약 80% 단축한 것으로 알려졌다.
닛산자동차는 C-RTM을 차체 경량화에 기여하는 멀티 머티리얼화 관련 핵심기술로 설정하고 앞으로 다양한 차종과 부품에 적용해나갈 계획이다.
자동차는 1대당 2-3만개에 달하는 부품을 탑재하고 있으며 엔진과 모터를 함께 사용하는 하이브리드자동차의 등장과 안전장비 강화, IT화 등 최신 트렌드 아래 탑재 수가 더욱 증가하고 있다.
이와 함께 자동차 경량화가 중요한 개발 주제로 떠오르고 있으며 기존 소재를 얇고 작게 만드는 방법으로는 더이상 대응하기 어렵다는 분위기가 확산되면서 고강도 스틸(하이텐 소재)이나 알루미늄, CFRP 등 새로운 소재들을 함께 사용하는 멀티 머티리얼화가 주목받고 있다.
CFRP는 강도‧강성이 우수하고 철보다 50% 가벼워 경량화 효과가 뛰어나기 때문에 부품에 적용했을 때 철제부품보다 코스트를 약 10배는 저감할 수 있는 것으로 알려졌다.
그러나 채용실적을 확대하기 위해서는 제조공정 간소화와 성형시간 단축이 필수적이어서 아직은 고급 차종을 중심으로 일부에만 적용되고 있다.
닛산자동차는 CFRP를 스포츠카 옵션 부품에만 적용할 정도로 채용에 소극적이었으나 시뮬레이션 기술 개발을 통해 CFRP 뿐만 아니라 다양한 소재들의 채용을 확대하는 계획을 세우고 있다.
투명 금형과 온도 센서를 조합해 틀 안에서 탄소섬유에 합침시키는 수지 흐름을 가시화하는데 성공했고 실험 결과를 섬유 두께에 맞추어 합침계수 로직에 반영한 결과 높은 정확도를 확보한 시뮬레이션 기술을 확립한 것으로 알려졌다.
C-RTM 공법으로 시험 제작한 CFRP제 센터필러 레인포스는 시뮬레이션에 맞추어 최적화된 비드를 틀 안에 최적 배치함으로써 성형시간을 기존 공법의 10분에서 2분으로 크게 단축했다.
앞으로 B필러 등 골격부품을 중심으로 적용할 예정이다. (K)